JESD204C標(biāo)準(zhǔn)的介紹和新功能

許多行業(yè)的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序繼續(xù)推動(dòng)快速有效地交付有效負(fù)載數(shù)據(jù)的界限。5G 通信網(wǎng)絡(luò)在基礎(chǔ)設(shè)施及其連接組件中采用需要更多帶寬的系統(tǒng)。在航空航天和國(guó)防工業(yè)中，這意味著在雷達(dá)應(yīng)用和復(fù)雜數(shù)據(jù)分析儀器中可以在更短的時(shí)間內(nèi)處理更多信息。相關(guān)地，對(duì)帶寬快速擴(kuò)展的測(cè)試和分析轉(zhuǎn)化為電子測(cè)試設(shè)備對(duì)更高速度和容量的需求。

對(duì)數(shù)據(jù)不斷增長(zhǎng)的需求導(dǎo)致 JEDEC 固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)需要引入最新的 JESD204 標(biāo)準(zhǔn)，用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和邏輯器件之間的高速串行鏈路。該標(biāo)準(zhǔn)的 B 修訂版于 2011 年發(fā)布，將串行鏈路數(shù)據(jù)速率推至 12.5 Gbps，并確保從一個(gè)電源周期到下一個(gè)電源周期的確定性延遲，同時(shí)滿足當(dāng)時(shí)基于轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用的更高帶寬要求。該標(biāo)準(zhǔn)的最新版本 JESD204C 于 2017 年底發(fā)布，以繼續(xù)支持這一和下一代多千兆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的性能要求的上升趨勢(shì)。JESD204C 小組委員會(huì)為新版標(biāo)準(zhǔn)制定了四個(gè)高級(jí)目標(biāo)：增加通道速率以支持更高帶寬應(yīng)用程序的需求，提高有效載荷傳遞的效率，并提供改進(jìn)的鏈路穩(wěn)健性。此外，他們希望編寫一個(gè)比 JESD204B 更清晰的規(guī)范，同時(shí)修復(fù)該版本標(biāo)準(zhǔn)中的一些錯(cuò)誤。還希望提供與 JESD204B 向后兼容的選項(xiàng)。完整的 JESD204C 規(guī)范可通過杰德克。

這本由兩部分組成的入門讀物作為對(duì) JESD204C 標(biāo)準(zhǔn)的介紹，重點(diǎn)介紹了與 JESD204B 的區(qū)別，并詳細(xì)介紹了旨在滿足前述目標(biāo)的關(guān)鍵新功能，并在提供各種所需的帶寬能力的同時(shí)提供更友好的用戶界面的行業(yè)。本系列的第一部分提供了這些差異和新功能的高級(jí)視圖。第 2 部分將深入探討最重要的新功能。

總結(jié) JESD204C 的變化

JESD204C 規(guī)范經(jīng)過組織以提高可讀性和清晰度，它包括五個(gè)主要部分?！昂?jiǎn)介和通用要求”部分涵蓋了適用于所有實(shí)施層的要求。物理層、傳輸層和每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層（8b/10b、64b/66b 和 64b/80b）的部分涵蓋了專門適用于這些實(shí)施層的要求。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中引入了幾個(gè)新術(shù)語(yǔ)，主要與新的 64b/66b 和 64b/80b 鏈路層以及這些鏈路層的新同步過程相關(guān)。雖然傳輸層在 JESD204B 中保持不變，但物理層發(fā)生了相當(dāng)大的變化。上述變化，

新術(shù)語(yǔ)

JESD204C 中引入了幾個(gè)新術(shù)語(yǔ)和配置參數(shù)，主要用于描述與 64b/66b 和 64b/80b 鏈路層相關(guān)的功能。表 1 列出了最相關(guān)的術(shù)語(yǔ)和參數(shù)以及每個(gè)的簡(jiǎn)要說(shuō)明。這些將在以下部分中進(jìn)一步描述。

傳輸層

對(duì)于 JESD204C，傳輸層與 JESD204B 保持不變。在傳輸層中組裝的數(shù)據(jù)幀以 8 字節(jié)塊的形式通過鏈路發(fā)送。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的這一部分進(jìn)行了組織、文本和圖形的更改，以提供更高的清晰度。

由于 64 位編碼方案的性質(zhì)，在某些配置中，幀邊界不會(huì)與塊邊界對(duì)齊（幀可能不完全包含八個(gè)八位字節(jié)）。這方面的細(xì)節(jié)和影響將在本系列的第 2 部分中介紹。

數(shù)據(jù)鏈路層

如前所述，該標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)主要部分涵蓋不同的數(shù)據(jù)鏈路層方案。來(lái)自 JESD204 標(biāo)準(zhǔn)先前版本的 8b/10b 編碼方案，包括使用 SYNC~ 引腳和使用 K.28 字符進(jìn)行同步、通道對(duì)齊和錯(cuò)誤監(jiān)控，作為向后兼容的選項(xiàng)保持不變。但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，大多數(shù)應(yīng)用程序可能會(huì)使用 JESD204C 中添加的新 64 位編碼方案之一。64b/66b 方案將提供最高效率并基于 IEEE 802.3。雖然它被稱為編碼，但實(shí)際上并沒有進(jìn)行任何編碼（類似于 8b/10b）。該方案只是將兩個(gè)標(biāo)頭位添加到 64 位有效負(fù)載數(shù)據(jù)中。既然是這樣，加擾是強(qiáng)制性的，以保持直流平衡并確保足夠的轉(zhuǎn)換密度，以便 JESD204C 接收器中的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù) （CDR） 電路能夠可靠地恢復(fù)時(shí)鐘。這將在本系列的第 2 部分。還添加了 64b/80b 選項(xiàng)，該選項(xiàng)保持與 8b/10b 方案相同的時(shí)鐘比率，同時(shí)允許使用前向糾錯(cuò)等新功能。這兩種 64 位編碼方案都不兼容 JESD204B 中使用的 8b/10b 編碼。

物理層

JESD204C 已將通道速率的上限提高到 32 Gbps，同時(shí)保持早期版本中建立的 312.5 Mbps 的下限。JESD204B 中的上限為 12.5 Gbps。雖然沒有嚴(yán)格禁止，但不建議對(duì)高于 16 Gbps 的通道速率使用 8b/10b 編碼，也不建議對(duì)低于 6 Gbps 的通道速率使用 64b 方案。

JESD204C 引入了兩類類來(lái)定義物理接口的特性。表 2 列出了與每個(gè)類別相關(guān)的車道速率。表 3 列出了 C 類中的信道類型以及相關(guān)的加重和均衡特性。

JESD204C 還引入了 JESD204 通道工作裕度 （JCOM） 的概念，用于確認(rèn)符合 C 類 PHY 層標(biāo)準(zhǔn)。這種工作裕度計(jì)算補(bǔ)充了應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)和之前的標(biāo)準(zhǔn)修訂版中描述的 B 類 PHY 層實(shí)現(xiàn)的眼圖模板。

時(shí)鐘和同步

JESD204C 將保留 JESD204B 中定義的 SYSREF 和器件時(shí)鐘的使用。然而，當(dāng)使用任一 64 位編碼方案時(shí)，SYSREF 不是對(duì)齊 LMFC，而是用于對(duì)齊本地?cái)U(kuò)展多塊計(jì)數(shù)器 （LEMC），以提供確定性延遲和多芯片同步的機(jī)制。

64 位編碼方案的同步過程與 JESD204B 中使用的完全不同。SYNC 信號(hào)已被消除，同步初始化和錯(cuò)誤報(bào)告現(xiàn)在將在應(yīng)用層軟件中處理。因此，沒有代碼組同步 （CGS） 或初始通道對(duì)齊序列 （ILAS）。同步標(biāo)頭同步、擴(kuò)展多塊同步和擴(kuò)展多塊對(duì)齊是用于描述同步過程的與同步相關(guān)的新術(shù)語(yǔ)。這些同步階段中的每一個(gè)都是使用 32 位同步字實(shí)現(xiàn)的。這將在本系列的第 2 部分中詳細(xì)討論。

請(qǐng)注意，對(duì)于 8b/10b 編碼，SYNC 引腳和 ILAS 都被保留。

確定性延遲和多芯片同步

如上所述，實(shí)現(xiàn)確定性延遲和多芯片同步的機(jī)制在 JESD204B 中基本保持不變。當(dāng)使用 64 位編碼方案之一時(shí)，沒有子類 2 選項(xiàng)。相反，僅支持子類 1 操作，并且 SYSREF 信號(hào)用于在 JESD204 子系統(tǒng)中的所有設(shè)備上對(duì)齊 LEMC。

前向糾錯(cuò)

為了實(shí)現(xiàn)以更高通道速率提供更強(qiáng)大鏈路的目標(biāo)，JESD204C 中包含了 FEC 選項(xiàng)。該算法基于防火規(guī)范，可能對(duì)儀表應(yīng)用特別有用。這是一項(xiàng)可選功能，僅在使用 64 位編碼方案之一時(shí)可用。

火災(zāi)代碼是糾正單脈沖錯(cuò)誤的循環(huán)代碼。循環(huán)碼的優(yōu)點(diǎn)是它們的碼字可以表示為有限域上的多項(xiàng)式，而不是向量?；馂?zāi)代碼使用一個(gè)可以分成兩個(gè)組件的綜合癥，以便更快地解碼。

更多信息

在即將推出的 JESD204C 入門系列的第 2 部分中，我們將深入探討 JESD204C 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵要素，這些要素支持我們?cè)陂_頭段落中描述的問題解決技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，64b/66b 編碼方案實(shí)現(xiàn)的帶寬效率改進(jìn)與增加帶寬的 32 Gbps 物理層規(guī)范一樣被仔細(xì)研究。新的同步過程以及標(biāo)準(zhǔn)的可選前向糾錯(cuò)方面也提供了更多深度，以提高鏈路的魯棒性。

審核編輯：郭婷